Как доработать антенну смарфтона и в несколько раз улучшить прием сигнала

Дисклеймер: измерения проводились за рабочим столом на одном месте. Да, конечно, точность такого подхода чрезвычайно низкая, а еще автор – не инженер с десятком дипломов по электронике, радиотехнике и физике. Но и результаты не предназначены для научной статьи. Главное – чтобы работало лучше заводской антенны. Модификации обратимые, и в любой момент можно подключить заводскую антенну.

Уже давно прошли времена, когда фраза «у меня слабый сигнал» означала пребывание в глухом лесу или далекой деревне. Потерять контакт ваш смартфон может и в центре города. Оставаться на связи поможет небольшая аппаратная модификация мобильника. Практическое усовершенствование выполнено на смартфоне Huawei Y6 2018, который предоставлен для эксперимента магазином MOYO.

Железная проблема

Современный смартфон – это набор компромиссов. Некоторые из них выдуманы производителями, как, например, нехватка места для размещения аудиоразъема 3,5 мм. Другие – объективные, как, например, антенны смартфонов. Об их особенностях можно почитать самостоятельно. А отметить стоит то, что для нормальной антенны в корпусе смартфона нет места.

Антена розміщується в нижній частині смартфона поряд із портом для зарядки
Антенна размещается в нижней части смартфона, рядом с портом для зарядки

Особенно интеграции нормальной антенны мешает тенденция к безрамочности и удлинению экранов в высоту. Из-за этого инженерам приходится еще больше уменьшать размер антенны в корпусе телефона.

Также для уменьшения влияния радиоизлучения на пользователя инженеры размещают антенну внизу корпуса смартфона, подальше от мозга. Однако при этом пользователь закрывает антенну рукой, когда держит смартфон. Это ухудшает прием сигнала.

Производители не показывают правду

Увидеть уровень приема на современном смартфоне не так уж легко – индустрия пытается делать вид, что все хорошо, и сигнал почти всегда замечательный.

Индикатор в правом верхнем углу экрана в виде палочек дает лишь приблизительное представление о текущем уровне сигнала. Ведь только одному производителю мобильника известно, сколько мощности радиоволн приходится на каждую палочку индикатора. Некоторые телефоны, например, могут при одинаковом уровне сигнала в -110 dBm показывать полную шкалу палочек, а другие – лишь половину. Хотя при таком уровне сигнала связь неустойчива и может оборваться в любой момент. В других случаях обновление палочек на экране происходит раз в 10-15 минут.

Начиная с Android 9, операторы также получили возможность скрыть уровень сигнала от пользователей. Управлять отображением сигнала должен конфигурационный файл на SIM-карте. С такой опцией невозможно посмотреть точный уровень сигнала в настройках смартфона.

Особенности измерения сигнала

Узнать реальный уровень сигнала в большинстве современных смартфонов пока еще возможно. Для этого зайдите в настройки смартфона и перейдите в раздел «О телефоне». Найдите меню «Статус» или «Сеть» – в зависимости от прошивки оно может называться по-разному. Далее тапните на подменю SIM-карты или листайте вниз, пока не увидите пункт «Уровень сигнала».

Уровень сигнала измеряется в dBm – это единица соотношения мощности полезного сигнала к шуму. Идеальным считается значение примерно от -50 до -60 dBm. Значения от -104 до -120 dBm означают, что телефон ежесекундно может оборвать сетевое соединение.

Контролируя уровень сигнала в цифрах –dBm, нужно помнить, что 3 dBm – это изменение уровня приема вдвое. Например, если начальный уровень -60 dBm изменился на -63 dBm – это ухудшение приема в два раза. Значение -66 dBm означает ухудшение в четыре раза по сравнению с -60 dBm. Показатели -69 dBm в восемь раз хуже -60 dBm, а сигнал -72 dBm – в 16 раз.

Аппаратная модификация

Проволоку для самодельной антенны можно взять с обмотки двигателя любого компьютерного вентилятора. Они имеют лаковую изоляцию, которую перед припайкой необходимо счистить. Коннектор разъема антенны можно взять от любого ненужного смартфона.

Замеры заводской антенны смартфона для 4G LTE показали уровень сигнала -82 dBm. Это будет служить отправной точкой.

Если смартфон работает в стационарном режиме точки доступа к интернету, имеет смысл создать «антенну Харченко». Она направленная – квадраты нужно располагать в сторону базовой станции оператора для наилучшего приема (улучшение уровня приема в зависимости от ориентации видно на видео ниже). Зато у нее высокий коэффициент усиления 8…10 dB в зависимости от качества выполнения.

«Антенна Харченко» представляет собой два скрепленных вместе квадрата. Для 4G LTE на частоте 2600 МГц длина волны составляет 115,38 мм. Длина одной стороны квадрата является четвертой частью этого числа и равна 27,9 мм. Есть еще несколько важных параметров, но для первого прототипа ими можно пренебречь. Строим «антенну Харченко», нарисовав на бумаге два квадрата. По периметру нужно протянуть провод, а в точке соединения квадратов прикрепить кабель для подключения к смартфону.

Уровень приема антенны Харченко зависит от ее ориентации в пространстве
Уровень приема антенны Харченко зависит от ее ориентации в пространстве
Антена Харченко
Антенна Харченко с подключенным коннектором для подключения к смартфону

Вот результаты этого прототипа (сбоку телефона виден кусок бумаги, на котором выполнена антенна):

Если нужно держать связь мобильно, можно создать антенну «монополь». Она всенаправленная – излучает одинаково во всех направлениях, поэтому имеет усиление всего 3-5 dB. Монополь представляет собой просто кусок проволоки, длина которого равна длине радиоволны. То есть для наилучшего приема 4G LTE на частоте 2600 МГц в городе нужно отрезать кусок проволоки в 115 мм.

Монополь подключен к телефону
Монополь подключен к телефону
Так выглядит монополь с полузакрытым корпусом
Так выглядит монополь с полузакрытым корпусом
Проволока монополя видна на фоне экрана
Проволока монополя видна на фоне экрана

Вот результат монополя: